[发明专利]台阶式GaN栅极器件及制备方法

说明书

本发明提供了一种台阶式GaN栅极器件及制备方法，制备方法包括如下步骤：提供衬底，生长GaN沟道层和势垒层，定义栅、源、漏区；去除源漏区势垒层，并在源漏区生长掺杂GaN层，掺杂GaN层上表面高于势垒层；沉积隔离层，将垂直方向的隔离层定义为侧墙层；将栅区中除侧墙层外区域分为第零刻蚀区和第零台阶区，第零刻蚀区、台阶区和栅区具有相同延伸方向；去除第零刻蚀区的隔离层；在栅区沉积栅极金属层。本发明通过隔离侧墙工艺形成栅极台阶型场板，在减小栅极尺寸的同时，也利用台阶型的场板提高了器件的耐压性能。本发明中的栅极尺寸可控，对光刻设备精度要求不高；台阶型场板结构与栅极结构一同形成，工艺条件简单易行，可重复性高。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种台阶式GaN栅极器件及制备方法。

背景技术

GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）由于具有较大的能带隙，在高压场景中具有良好的应用前景。

目前，为了进一步提高GaN HEMT器件的耐压性能，一般通过增加栅极到漏极的距离L_gd，或者在栅极上方往漏极的方向增加场板结构，以调节漏端电场分布，增强器件耐压。

然而，增加栅极到漏极的距离L_gd的工艺方法不但增加了器件面积，不利于实现器件小型化，也增大了接入电阻，削弱了器件频率性能；而增加场板结构的工艺方法则需要引入包括光刻、金属沉积和刻蚀等额外工艺的场板结构的制备流程，增加了器件制备的工艺成本。

因此，有必要提出一种新的台阶式GaN栅极器件及制备方法，解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种台阶式GaN栅极器件及制备方法，用于解决现有技术中无法有效提高GaN HEMT耐压性能的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种台阶式GaN栅极器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）提供衬底，在所述衬底上外延生长GaN沟道层和势垒层，并定义栅区、源区和漏区；

2）去除所述源区和所述漏区的所述势垒层，并在所述源区和所述漏区外延生长掺杂GaN层，所述掺杂GaN层的上表面高于所述势垒层的上表面；

3）在所述栅区、所述源区和所述漏区沉积隔离层，将在垂直方向上分布的所述隔离层定义为侧墙层；

4）将所述栅区中除所述侧墙层外的区域划分为第零刻蚀区和第零台阶区，所述第零刻蚀区、所述第零台阶区和所述栅区具有相同的延伸方向；

5）去除所述第零刻蚀区上的所述隔离层；

6）在所述栅区沉积栅极金属层。

作为本发明的一种可选方案，在步骤5）后，还包括将如下步骤循环执行共N次的过程，n代表当前循环过程为第几次，N≥n≥2；

5-a）在所述栅区、所述源区和所述漏区沉积隔离层；

5-b）将第n-1刻蚀区中除所述侧墙层外的区域划分为第n刻蚀区和第n台阶区，所述第n台阶区邻接所述第n-1台阶区，所述第n刻蚀区、所述第n台阶区和所述栅区具有相同的延伸方向；

5-c）去除所述第n刻蚀区上的所述隔离层。

作为本发明的一种可选方案，在步骤6）后，还包括如下步骤：

7）在所述掺杂GaN层上形成源极金属层和漏极金属层。

作为本发明的一种可选方案，所述衬底和所述GaN沟道层之间还形成有缓冲层，所述缓冲层包括AlGaN层；所述势垒层包括InAlN层或AlGaN层。